基于探地雷达的管道漏损检测研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zq20081979
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我国市政供水管道长期存在严重漏损,每年漏失水量相当于南水北调中线工程的全年调水量。管道漏损问题不仅会导致水资源的浪费,还能引起城市供水危机、交通中断和管道二次污染等次生灾害。因此,中央审议通过的《水十条》提出了“到2020年城镇供水管道漏损率控制在10%以内”的目标。管道漏损的严峻现实和政府目标的巨大差异使得漏损检测研究成为科研关注的热点。探地雷达是一种快速、无损且在深度方向上分辨率较高,不易受到外部环境干扰的埋地物体检测方法。虽然目前用于埋地管道漏损的雷达检测研究还不多见,但其明确的检测原理和简洁高效的操作优势使其成为潜在的无损检测方法。本论文较为系统的开展了基于探地雷达的供水管道漏损探测理论与技术研究,主要研究内容如下:(1)雷达数据获取。搭建实验平台,以沙子为介质,埋设不同管径、材质管道以及干扰石块模拟各工况,然后利用500MHz、800MHz两种不同频率的雷达天线在各工况下进行检测得到沿管道方向和垂直管道方向两类剖面图。(2)常规雷达数据分析。对实测的两类雷达剖面图像进行分析,找出图像中的异常并剖析异常产生原因,从而判断出管道漏损点位置并总结管道漏损图像特征,最后比较两种剖面图像检漏的优劣性。(3)雷达三维数据体分析。利用插值法将各工况沿管道方向的二维雷达数据转化成雷达三维数据体,在三维雷达数据体中分析三个方向的剖面图并总结漏损特征,最后分析雷达三维数据体在漏损检测中对比二维雷达图像的优势。(4)雷达数据属性分析。基于三维雷达数据体,针对实验中漏损信号不明显的工况进行雷达属性分析,探究雷达属性分析在管道漏损领域的可行性。通过本文研究发现:(1)建立三维雷达数据体解决了雷达沿管线方向探测无法从图像中判断出管线以及其他干扰具体位置的问题,同时利用三个方向的雷达图像可以更清楚的辨识管道漏损点在Z方向雷达剖面上的位置。(2)可以利用雷达属性分析对漏损信号进行加强,瞬时振幅属性效果最好,瞬时相位次之,瞬时频率最差。(3)创新发现了管道漏损与石块干扰在雷达图像上所形成的绕射波区别:漏损绕射波与管道信号重合,影响范围较大且形状一般为圆形,会引起管线信号中断;石块绕射波一般不与管道信号重合,影响范围较小,一般不会大于1米且形状不规则,不会引起管线信号中断,该发现具有明显的工程应用价值。
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